Аннотация результатов, полученных в 2018 году
Была построена схема уровней метанола - набор уровней и данных о переходах между ними - для расчетов переноса излучения в приближении большого градиента скорости. Набор включает 2400 уровней с вращательным квантовым числом J < 19 и крутильным квантовым числом < 2 с учетом Зеемановского расщепления. Расчеты с данной схемой позволяют получить оценки мазерных оптических толщин и яркостных температур для наиболее ярких мазеров метанола с учетом Зеемановского расщепления. Предварительные расчеты переноса излучения с помощью данной схемы показали, что Зеемановское расщепление может приводить к сложной сверхтонкой структуре мазерной линии, связанной с различиями в возбуждении уровней сверхтонкой структуры. В сентябре-октябре 2018 года на 2.5 м телескопе КГО ГАИШ получены первые изображения в фильтре H2 на 2 мкм в окрестностях молодых объектов, связанных с переменными мазерными источниками - IRAS 05358+3543, G025.65+1.05, G037.55+00.20, G107.30+5.64, IRAS 23139+5939. Впервые получено свидетельство наличия истечений, видимых в линии молекулярного водорода на 2 мкм, в окрестности объекта G107.30+5.64, связанного с периодическим метанольным мазером на 6.7 ГГц. В ходе мониторинга мазерных линий объекта в Венспилсе (метанол) И ПРАО (вода) было показано, что период активности метанольного мазера изменяется, при этом вблизи максимума излучения в метаноле затухает излучение в линии воды 22 ГГц. В ходе мазерного мониторинга в Вентспилсе и фотометрического мониторинга звезды V 645 Cyg в Коуровке показано, что новый максимум излучения в линии метанола произошел во время роста яркости звезды в фильтре R. Теоретически показано, что увеличение плотности инфракрасного излучения приводит к снижению эффективности стока механизма накачки и соответственному уменьшению яркости излучения в мазерных линиях. Эта ситуация соответствует полученным наблюдательным данным об инфракрасном излучении и водяных мазерах в источниках G025.65+1.05 и NGC6334I-MM1. Показано, что гравитационная фрагментация протозвездных дисков вокруг массивных молодых протозвезд может приводить к развитию эпизодической аккреции, характеризующейся мощными вспышками светимости, проявляющимися в инфракрасном излучении. Показано, что мазерная активность молодых массивных протозвезд может коррелировать со вспышками протозвездной аккреции. Создана структура базы данных о мазерном излучении метанола I и II класса, а также интерактивный интерфейс доступа к данным в режиме онлайн, доступный по адресу http://maserdb.net . Созданный исходный код позволяет держать базу данных актуальной и включающей последние достигнутые результаты на современных наблюдательны инструментах. Созданная база данных значительно упрощает доступ к опубликованным в настоящий момент данным по мазерному излучению метанола I и II класса и позволяет эффективно планировать новые наблюдения и анализировать уже опубликованные данные для исследования их закономерностей. Данная работа актуальна в связи с значительным ростом наблюдательных возможностей последних лет и позволяет упорядочить все новые и архивные данные для их дальнейшего анализа. Был разработан программный код для расчета теоретической кривой интерферометрической видности на основе феноменологической двухуровневой модели сферического мазерного источника. Результаты расчетов с помощью данного кода были сравнены с предварительными оценками кривой видности из наблюдений источника Cep A на радиоинтерферометре «РадиоАстрон» в линиях мазеров воды. Результаты сравнения показывают, что наиболее лучшим образом наблюдения воспроизводятся моделями с высокой степенью насыщения; теоретические изображения источника, которые соответствуют данным моделям, демонстрируют структуру типа ядро-гало. Модельные расчеты хорошо воспроизводят существенное падение потока излучения (в 100 раз) при переходе от самых коротких наземных интерферометрических баз к самым длинным космическим (несколько диаметров Земли). Однако, модели не позволяют воспроизвести наблюдаемую амплитуду видности, получаемую на базах с длиной порядка земного диаметра, предсказывая амплитуду, которая в несколько раз выше наблюдаемой. Данное отличие может свидетельствовать о сложной структуре мазерного источника или влиянии других механизмов на формирование изображения, например турбулентности или рассеяния. Полученные данные наблюдений в рамках проекта РадиоАстрон показали, что угловые размеры горячих пятен водяных мазеров в аккреционном диске вокруг сверхмассивной черной дыры в галактике NGC4258 в основной массе не превышают 20 микросекунд дуги.

Аннотация результатов, полученных в 2019 году
Был разработан программный код, реализующий интегрирование системы дифференциальных уравнений кинетики для населенностей вращательных уровней метанола с учетом Зеемановского расщепления. Расчеты с помощью данного кода хорошо сходятся и позволяют исследовать влияние Зеемановского расщепления на интенсивность мазерных переходов даже при большом числе вращательных уровней, включенных в расчеты. С помощью теоретических расчетов возбуждения мазерного излучения метанола были проинтерпретированы недавние обнаружения новых мазерных переходов метанола в (суб-)мм диапазоне при наблюдениях областей образования массивных звезд. Получено, что сферические модели насыщенного мазера со структурой ядро-гало хорошо воспроизводят самую тонкую структуру мазерных источников, которая отслеживается на самых длинных интерферометрических наземно-космических базах при наблюдениях на радиоинтерферометре «РадиоАстрон». Установлено, что наиболее вероятной причиной вспышки водяного мазера в объекте G25.65+1.05 является увеличение длины мазерного усиления вследствие суперпозиции районов с инверсией населенности. С помощью метода анализа частоты интерференции получено изображение мазерного источника W49N. Установлена применимость этого метода не только для наземных, но и для наземно-космических баз. База данных метанольных мазеров I и II класса, доступная по адресу http://maserdb.net, наполнена данными из научных статей. В настоящий момент обработана значительная часть доступных в литературе наблюдений метанольных мазеров. Собранные данные обеспечивают полноту сведений об известных метанольных мазерных источниках, что позволяет осуществлять как индивидуальные исследования отдельных объектов, так и статистические исследования большого числа источников. Всего было обнаружено 680 источников мазерного излучения метанола I класса и 1221 источник мазерного излучения метанола II класса. Число мазерных источников II класса согласуется с теоретическим расчётом числа мазерных источников метанола II класса в Галактике (1200±84). В результате сравнительного анализа данных, полученных в КГО осенью и в конце 2018 года для источника G107.30+5.64 на разных фазах активности метанольного мазера и ИК излучения молодого звездного объекта, не обнаружено существенной переменности в излучении H2 в окрестности источника. Найден многолетний тренд в сторону увеличения звездных величин V, R, I и покраснения цвета звезды V645 Cyg по данным, полученным в КАО УрФУ с 2009 года, в том числе по данным, полученным в 2019 году. В то же время наблюдается существенного снижение активности метанольного мазера, связанного с звездой. Эмиссионная линия Нальфа в спектрах звезды LkHa 234, полученных с высоким разрешением на 1.2 метровом телескопе КАО УрФУ в 2019 году, демонстрирует двугорбый профиль и сильную переменность интенсивности красного пика линии с максимумом в середине апреля 2019 года. В численном коде FLASH 4.5 реализована модель взаимодействия плоской ударной волны со сферическим вращающимся молекулярным облаком с магнитным полем. Проведены тестовые расчеты взаимодействия ударной волны со молекулярным облаком 1M0. Расчеты показывают, что ударная волна с числом маха M=2 приводит к сплющиванию облака, но не инициирует гравитационный коллапс. Плотность возрастает в 1000 раз по сравнению с начальной до значения 1.2e6cm-3, чего может быть достаточно для образования мазера метанола. В случае M=5 происходит фрагментация облака вследствие неустойчивости Рихтмайера-Мешкова на фронте ударной волны. Проанализированы механизмы вспышек и переменности мазера метанола G33.641-0.228. С помощью оценок продемонстрировано, что вспышки могут быть результатом кратковременного повышения темпа аккреции вещества на поверхность молодой звезды и соответствующим повышением ее светимости. Переменность темпа аккреции может быть связана с развитием неустойчивости Релея-Тейлора вблизи магнитосферы звезды. Выдвинута гипотеза о том, что микропеременность излучения мазерной линии, которая наблюдается во время вспышек, обусловлена механическими колебаниями звезды, вызванными эпизодическими падениями вещества на ее поверхность.

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
С помощью теоретических расчетов возбуждения мазерного излучения метанола показано, что Зеемановское расщепление существенно влияет на абсолютное значение интенсивности мазерных переходов метанола. Это влияние существенно зависит от ширины линий метанола. Теоретические расчеты возбуждения мазерного излучения метанола (CH3OH), воды (H2O) и полутяжелой воды (HDO) были использованы для интерпретации наблюдений вспышки мазерного излучения в области образования массивных звезд G358.931-0.030. Показано, что наблюдаемая вспышка мазеров HDO может быть следствием увеличения темпа аккреции вещества на формирующуюся массивную звезду, в окрестностях которой формируются эти мазеры. Показано, что в условиях, характерных для областей звездообразования переходы серии J_1−J_0A^−+ могут быть инвертированы. Значения физических параметров, при которых переходы серии инвертированы, можно использовать для диагностики физических условий. Завершена работа над общедоступной базой данных метанольных мазеров. В базу данных включены работы по наблюдениям метанольных мазеров II класса с 1990 до 2020 года включительно, что покрывает практически весь доступный архив наблюдений в литературе. Степень покрытия базы данных составила 95% доступных в литературе регистраций мазеров метанола II класса. Информация, доступная в базе данных, позволяет производить статистические исследования метанольных мазеров и проводить детальный анализ отдельных астрофизических объектов. По результатам созданной базы данных были проведены статистические исследования метанольных мазеров. Анализ физических параметров пылевых сгустков, связанных с метанольными мазерами I класса, показал, что эти сгустки имеют статистически значимые отличия в яркости, лучевой концентрации, плотности, светимости, отношению светимости к массе и температуре. Для сгустков, связанных с мазерами, значения этих параметров больше, чем для сгустков, в которых мазеры наблюдались, но не были зарегистрированы. В ходе интерпретации данных одновременных ИК наблюдений молодых объектов, связанных со вспыхивающими мазерными источниками, установлено, что во время мазерной активности изменения яркости молодых звездных объектов могут наблюдаться в различных диапазонах длин волн от дальнего до ближнего ИК. В объекте V645 Cyg наблюдается и оптическая переменность, хотя возникающая не одновременно со вспышками метанольного мазера, однако с большой доли вероятности имеющая с ними общую природу. Вспышки метанольных мазеров в линии 6.7 ГГц происходят во время роста излучения ИК объекта. В это же время может расти излучение и в мазерных переходах других молекул (как для линии формальдегида в G024.33+0.14) или в других мазерных переходах метанола, нерегистрируемых в спокойном состоянии (как в G358.931-0.030). Наоборот, наиболее яркие вспышки водяных мазеров не могут возникать в условиях высокого уровня инфракрасного излучения, которое запирает сток. При этом мазерное излучение воды усиливается при нагреве среды. Продолжается фотометрический мониторинг звезды V 645 Cyg в фильтрах VRI, проводимый на телескопе АЗТ-3 Коуровской астрономической обсерватории в рамках настоящего Проекта. Сравнение данных фотометрического мониторинга с данными мониторинга в ближнем ИК показывает, что многолетние тренды блеска соответствует росту плотности потока излучения в ближайших к звезде областей пылевого диска с одновременным ростом светимости самой звезды. Проведены расчеты взаимодействия ударной волны со сферическим вращающимся молекулярным облаком с магнитным полем для различных начальных скоростей и направлений распространения ударной волны и различных масс облака. Проанализированы условия образования мазеров метанола в облаке в процессе обжатия облака ударной волной. Расчеты показывают, что для рассмотренных масс облаков, 1 Msun и 10 Msun, ударная волна со скоростью 1.2 км/с приводит к сплющиванию облака, но не инициирует гравитационный коллапс. Плотность возрастает примерно на три порядка, становится возможным возбуждением мазеров метанола. В случае ударной волны со скоростью 3 км/с, происходит фрагментация облака вследствие неустойчивости Рихтмайера-Мешкова на фронте ударной волны. Образуется по крайней мере 4 фрагмента, имеющих в случае облака массой 10 Msun характерные размеры 0.1 пк и расположенных в плоскости фронта ударной волны. В рассмотренных случаях обжатие ударной волной не инициирует коллапс. В численном коде FLASH 4.5 реализована модель взаимодействия ударной волны с цилиндрическим молекулярным облаком с магнитным полем и вращением. Реализованы случаи, когда ударная волна распространяется вдоль или поперек оси вращения и направления магнитного поля облака. Проведены тестовые расчеты взаимодействия ударной волны с невращающимся молекулярным облаком массой 6.3 Msun c начальной температурой 10 К. Начальный радиус облака составляет 0.06 пк, длина - 0.3 пк, плотность – 1.e-19 г/см3. Расчеты показывают, что взаимодействие ударной волны, распространяющейся со скоростью 1.2 км/с как вдоль, так и перпендикулярно оси облака без вращения и магнитного поля, ускоряет коллапс облака. Проведено две серии корреляции данных, полученных на космическом интерферометре «РадиоАстрон» при наблюдении водяных мазеров в источнике N113, находящемся в Большом Магеллановом Облаке. Отклик интерферометра на космических базах от 11 до 24 диаметров Земли не был зарегистрирован во всех шести сеансах наблюдений. Был проведен анализ величины коррелированного потока источника в зависимости от проекции базы между фазированной решеткой ATCA и радиотелескопами РТ-22 в Мопре (Австралия) и РТ-26 в Хобарте (Австралия). Была получена оценка углового размера мазерного источника в предположении структуры «гало-ядро». Размер гало составил 1.4 миллисекунды дуги. Возможные компактные структуры в наблюдениях не были зарегистрированы, предположительно в силу недостаточной чувствительности интерферометра на космических базах. Сравнение автокорреляционных спектров NGC 4258 для крупных телескопов в Эффельсберге и Грин Бэнке с кросс-корреляционными спектрами NGC 4258 на космических базах 1.9, 9.5 и 19.5 диаметров Земли (ДЗ) показывает, что некоторые мазерные пятна начинают разрешаться на базах 9.5 ДЗ. Аналогичное рассмотрение, проведенное для результатов наблюдений NGC 3079 с базами 1.9 - 2.3 ДЗ, указывает на существенно большие размеры мазерных пятен в этом источнике что, вероятно, связано с влиянием межгалактического рассеяния и рассеяния внутри источника.